3. Схемы, принцип действия, уго и таблицы истинности логических элементов не, или, и, Запрет, и-не, или-не

Всё цифровое оборудование, от простого до сложного, сконструировано с использованием небольшого количества типовых, базовых схем. Эти схемы называются логическими, поскольку выполняют соответствующие функции по правилам алгебры логики (алгебры Буля) с данными, представленными в двоичных кодах.

В целом различают два основных типа логических схем: схемы принятия решения и схемы памяти.

Логические схемы принятия решения контролируют двоичные сигналы на своих входах и выдают (формируют) выходной сигнал в соответствии с характеристикой логической схемы и состояниями её входов.

Схемы памяти используются для приёма (записи), хранения на требуемое время и выдачи (считывания или воспроизведения) двоичных данных.

Целью настоящей лекции является рассмотрение схем и функций базовых логических элементов, применяемых в электронной технике ВМФ. Из классификационных признаков их различения можно выделить:

- вид кодового сигнала: потенциальный или импульсный;

- полярность кода «1»: положительная или отрицательная логика;

- тип элементной базы: релейные, ламповые, транзисторные (БПТ или ПТ) или ИМС (ТТЛ, КМОП, И²Л –интегрально-инжекционная логика и т.д.);

- выполняемая логическая функция: НЕ, ИЛИ, И и т.д.

3.1. Элемент и –конъюнктор, схема совпадения

Элемент И – это логическая схема, имеющая 2 или более входов и один выход. Заметим, что в технологиях ИМС наиболее часто используются элементы с 2, 4 или 8 входами. На выходе элемента И появляется «1» только тогда, когда на все его входы одновременно поступают сигналы «1». Если на какой-нибудь из входов поступит код «0», то и на выходе появится «0».

Работу элемента И отражают данные табл. 1. Такие таблицы называют таблицами истинности, т.к. они показывают выходное состояние элемента для любых возможных состояний его входов – входных комбинаций.

Таблица 1. Таблица истинности для двухвходового элемента И

Входы		Выход
А (х1)	В (х2)	Q (у)
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

Примечания: 1. Обычно в алгебре логики входные величины обозначаются первыми буквами алфавита (здесь - А и В), выходные – последними (здесь – Q), но в электронной технике обычно используется математическая символика аргументов (х_i) и функций (у_i) и 2.

2. Общее число возможных неповторяющихся входных комбинаций N определяется выражением N = 2 ⁿ, где n –число входов.

Элемент И выполняет операцию логического умножения, которая может быть представлена как Р = х₁ & х₂ = х₁ ^ х₂ = х₁ * х₂ и читается как «Р есть х₁ И х₂». УГО и гипотетические принципиальные схемы элемента И приведены на рис. 13. 4.

Uип

х₁

&

R

у х₁ у х₁ VT₁

х₂ VD₁ х₂ VT₂

х₂ VD₂ у

а) б) R в)

Рис. 13. 4. УГО (а) и принципиальные схемы ЛЭ «И»

РДЛ (б) и РТЛ (в) типа

Рабочие осциллограммы ЛЭ «И» иллюстрируют графики рис. 13. 5.

А (х₁)

t

B (х₂₎

t

Q (у)

t

Рис.13. 5. Временные диаграммы работы ЛЭ «И»

Основное назначение ЛЭ «И» - клапан, вентиль на два входа: информационный и исполнительный или управляющий, обеспечивающий своевременность поступления кодового сигнала в требуемую точку схемы.